أنواع الإنسان الآلي (الروبوت)

بعض انواع الروبوت حسب التطبيق

1-الروبوت الطبي.

2- الروبوت التعليمي.

3- الروبوت الزراعي.

4- الروبوت الفضائي.

5- الروبوت الصناعي.

6-روبوت مساعدة المعاقين.

مكونات الإنسان الآلي (الروبوت)

1-وحدة السيطرة المركزية أو المعالج(controller):وضيفتها التنظيم و السيطرة على حركة مفاصل الذراع الالية.

2-الذراع(Arm):وضيفته إيصال النهاية الحرة للروبوت إلى الموقع الصحيح.

3-القائد(Drive):وضيفته العمل كمصدر لحركة الذراع.

4-النهاية الحرة(End-Effector):تعمل كحاملة لحمل الأداة المستخدمة لتنفيذ المهام المناطة بها .

5-المستشعرات (Sensors): تستعمل لمساعدة الإنسان الآلي لتحسس المؤثرات الخارجية.

استخدامات الروبورت

 الخدمات العسكرية:

الروبوتات العسكرية هي جزء من أغلب الروبوتات عالية التكنولوجيا والمهمة المستخدمة اليوم. فتلك الآلات المتطورة تنقذ الأرواح عبر أداء مهام شديدة الخطورة دون تعريض حياة البشر للخطر، فبعض الروبوتات الشائعة التي يستخدمها الجيش هي روبوتات التخلص من المتفجرات القادرة على فحص طرود متفجرة ومحاصرة مناطق للعثور على الأجهزة التفجيرية يدوية الصنع والألغام وإبطال مفعولها. ويمكنها حتى توجيه الأجسام التي لم تنفجر للفحص والتفجير في الوقت المناسب، كما أن الجيش يمكنه أيضاً استخدام طيارات صغيرة بدون طيار في مهام استطلاعية لرصد تحركات العدو والعثور على المتفجرات المخبأة ومنح القوات الجوية مراقبة واسعة المدى لساحة المعركة.

في إنتاج السيارات:

تُستخدم الروبوتات في صناعة السيارات في المساعدة في تجميعها، فتلك الآلات رفيعة المستوى تتمتع بأذرع ميكانيكية بها أدوات، وعجلات، ومجسات تجعلها مثالية لوظائف خط التجميع. ولا توفر الروبوتات المال في تكلفة التصنيع فحسب، بل تؤدي مهام قاسية بوتيرة لا يمكن لأي إنسان أن يقوم بها. كما أن الروبوتات تجعل تصنيع السيارات أكثر أمناً لأنها يمكنها أن تنفذ وظائف خطيرة وصعبة بدلاً من البشر. وتقدر روبوتات صناعة السيارات على أداء مهام على نطاق واسع مثل التركيب والطلاء ولحام المعادن ولا تتقيد بإرهاق أو مخاطر صحية مما يجعلها مفيدة لحد لا يمكن تصديقه وجزء لا بديل له في إنتاج السيارات.

في إكتشاف الفضاء:

واحدة من أهم المناطق المذهلة في علم الروبوتات هو استخدامها في الفضاء، فتلك الآلات المتطورة تمنح رواد الفضاء فرصة اكتشاف الفضاء بأكثر الطرق المحيرة، فالروبوتات الأكثر شيوعاً في استخدامها في الفضاء هي مركبات التحكم عن بعد ونظام المعالجة عن بعد وكلاهما مستخدم بكثرة في مهام الفضاء. فمركبات التحكم عن بعد يمكن أن تكون مركبات فضائية بدون إنسان تدور في مداراتها البحرية أو تهبط حينما تتصل بالفضاء الخارجي وتستكشف الأرض. فكلاهما يحصل على معلومات رائعة ولقطات بصرية لم يكن الإنسان ليستطع الحصول عليها دون مساعدة الروبوتات. وأسلحة نظام المعالجة عن بعد الميكانيكية تساعد أيضاً رواد الفضاء على أداء مهام شديدة الأهمية والصعوبة أثناء مهام الفضاء.

في إكتشاف ما تحت الماء:

تستطيه روبوتات ما تحت الماء يمكنها الغوص لمسافة أطول وأعمق من أي إنسان كما تتيح نظرة عن قرب للحياة البحرية. فتلك الآلات المذهلة زودت بمجسات وكاميرات عالية الوضوح وعجلات وتكنولوجيا أخرى لمساعدة العلماء عندما يستكشفون المراسي وقيعان المحيطات والسدود وبطون السفن وغيرها من الأسطح. وأكثر روبوتات ما تحت الأرض معرفة ويستخدم اليوم هي المركبات التي تعمل عن بعد ويتحكم بها أفراد جالسون في مركز القيادة، وهذه المركبات متصلة عن طريق كابلات بالسفن وهي أفضل وسيلة لجمع معلومات وصور للحياة تحت الماء.

في الجراحة عن بعد و الجراحة محدودة التدخل :

غيرت الجراحة بمساعدة الروبوت حقاً وجه الطب عبر زيادة قدرات الجراحين بطريقة لا يقدر الإنسان عليها، فالروبوتات الجراحية يوجهها الجراح الذي يستخدم وحدة تحكم الكمبيوتر لتحريك الأدوات المرفقة بأذرع الروبوت، فحركات الجراح يترجمها كمبيوتر ثم تُنفذ على المريض بواسطة الروبوت. والروبوتات الجراحية اليوم شديدة التطور لدرجة أنها تمكن الجراحين من إجراء جراحة عن بعد دون التواجد جسدياً بغرفة الجراحة أو حتى في البلد ذاته. وقد حسنت الجراحة بمساعدة الروبوت محدودية الجراحة محدودة التدخل الجراحي كما تمتعت بميزات على الجراحة المفتوحة التقليدية، بما في ذلك دقة أكبر، وجرح أصغر، وألم أقل، وانخفاض في فقد الدم. وتستخدم الروبوتات مثل نظام دافنشي الجراحي في طب النساء والمستقيم والقولون والبروستات وجراحات سرطان الحلق بالإضافة إلى جراحة علاج البدانة والقسطرة                                                                      وجراحة تغيير الشرايين.

في تنظيف الانابيب:

تقوم الروبوتات على نحو أفضل بتنظيف الأنابيب لأنها بالفعل تناسب هذه المساحات الخطرة والضيقة. وتوفر الروبوتات تنظيفاً أكثر فاعلية ودقة من الفرشاة اليدوية، كما أن استخدام الروبوتات أكثر أمناً للأسواق الصناعية والمؤسسية حتى لا يتعرض العمال لمواد كيماوية ضارة أو إنزيمات تأتي من الغبار. وتستخدم روبوتات تنظيف الأنابيب في المستشفيات والمبان الحكومية التي قد تشمل بيئات خطرة وملوثة بالإضافة إلى السفارات والسجون من أجل تنظيف أقصر وقتاً وأكثر أمناً. إن استخدام روبوتات تنظيف الأنابيب يجعل عملية التنظيف أسرع وأكثر أمناً وأرخص وأكثر فاعلية دون الحاجة للإنسان.

في مكافحة الجريمة:

تساعد الروبوتات الشرطية في مكافحة الجريمة دون المخاطرة بأرواح ضباط الشرطة، فضباط تنفيذ القانون مجموعة من الروبوتات عالية التكنولوجيا ويتم التحكم فيها عن بعد المزودة بكاميرات أمامية وخلفية وضوء الأشعة تحت الحمراء ومكبر صوت للبحث عن المجرمين والعثور على أماكنهم دون تعريض حياة ضابط شرطة للخطر. والأدوات المتطورة مثل روبوت الروبوتكس مضاد للماء ويقدر على تسلق السلالم ويقلب نفسه ويتمتع بكاميرا تصور بزاوية 360 درجة وأدوات أخرى مثل أندروس إف 6- إي ( F6-A ) تستخدمها هيئات الشرطة في حالات وجود رهائن، وهذا الروبوت الذي يقوم بمهمة ثقيلة قادر على إطلاق رشاش المياه والسلاح بغية القبض على مجرم وحماية أولئك الموجودين في موضع الخطر.

في إصلاح التسربات البترولية:

كما رأينا تسرب النفط من شركة بي بي في عام 2010 فقد لعبت الروبوتات دوراً حاسماً في إصلاح تسرب النفط. فقد استخدمت روبوتات ما تحت الماء لاستكشاف موقع البئر والتفاعل مع مشكلات المعدات، فقد استخدم المهندسون الروبوتات التي تعمل بالتحكم عن بعد والتي تغوص في أعماق بعيدة وتغطس لمدة أطول مما قد يتحمله الإنسان على الإطلاق. والروبوتات التي تعمل بالتحكم عن بعد هي غواصات يتم التحكم فيها عن بعد وتعمل عن طريق بشر يجلسون في مركز التحكم. والروبوتات عالية التكنولوجيا تلك متصلة بسفن من خلال كابلات وتستخدم في جمع لقطات فيديو ومعلومات من مجسات مصنوعة من الألياف البصرية والأمر الذي يساعد المهندسين على فهم أفضل للمشكلات والتدخل عند الضرورة. وهذه الروبوتات التي تعمل بالتحكم عن بعد ذات أذرع هيدروليكية وأدوات قابلة للتبديل مثل المناشير والقواطع التي تستخدم لمهام التدخل، وحتى بعد تغطية البئر استخدمت الروبوتات لعمل دوريات في موقع البئر والتأكد من أن البترول لا يتسرب.

في فحص البيئات الخطرة:

زادت أهمية الروبوتات من أجل التفحص والبحث في البيئات الخطرة، فهذه الروبوتات قادرة على دخول بركان نشط لجمع معلومات أو مبنى مشتعل للبحث عن ضحايا. فالروبوتات مثل روبوت سكاوت ثروابل تستخدمها وكالات تنفيذ القانون وإدارات الحرائق للمساعدة في العثور على معلومات حول البشر العالقين في مبنى ما، وحتى أنها تملك القدرة على الكشف عن قنابل أو متفجرات في المنطقة. وتلك الروبوتات بدون قائد تعمل أيضاً على حماية الأرواح لأنها تحمي البشر من الاضطرار لدخول البيئة الخطرة دون معرفة ما ينتظرهم.

نظم الروبوت

يمكن مقارنة أجزاء ونظم الروبوت بمثيلاتها في الجسم البشري، فالآذان والحنجرة البشرية تُستبدل بمذياع يحوّل موجات الصوت إلى نبضات كهربائية بينما يقوم مكبر صوت آخر بالعملية العكسية. وتقوم خلية كهروضوئية أو آلة تصويرية تلفازية بتحويل موجات الضوء إلى نبضات كهربائية، وهي بهذا تكون بديلة عن العين البشرية. والنبضات الكهربائية التي تصدر عن المذياع أو آلة التصوير في الانسالة، تتشابه والرسائل العصبية والنبضات المتدفقة عبر الجهاز العصبي للإنسان، وهي تتحرك في الانسالة بواسطة أسلاك من نحاس أو عن طريق الدوائر الكهربائية المطبوعة على صفيحة السليكون، وبدلا من الأوعية الدموية في الإنسان فإن الانسالة تحتوي على شبكة من الأنابيب فيها سوائل ذات قوة ضغط معينة، حيث تتحرك الأخيرة عن طريق الضغط الهيدورليكي لهذه السوائل.

الأنظمة البصرية في الروبوت

كانت العين في الانساليات القديمة عبارة عن آلة تصويرية تنقل المعلومات المرئية إلى البرمجيات لغرض تحليلها، وكانت إنسالات هذا النموذج تواجه صعوبة في تمييز ما إذا كانت تتحرك نحو الأمام أو بشكل دائري في حلقة مفرغة، وكان سبب هذه الصعوبة هو اعتمادها على عين واحدة. إنكب الباحثون منذ عام 2003 على ابتكار إنسالة يمكنها الاعتماد على أكثر من عين واحدة، حتى تتمكن من الحراك بفعالية أكبر، ويُشبه الباحثون الأسلوب القديم للرؤية في الانسالة بالنظر من خلال إسطوانة ضيقة يصعب فيها الحصول على رؤية شمولية خاصة عند الالتفات، والحل حسب الباحثين في جامعة ميريلاند في الولايات المتحدة هو نصب عين متطورة في مؤخرة الجزء العلوي من الإنسالة، وهذه الأخيرة عبارة عن 9 آلات تصوير رقمية بجم كرة قدم مصغرة، يُطلق عليها “عين أرغوس” (بالإنجليزية: Argus eye) تيمنا بالإله اليوناني الذي كان جسده مغطى بمئات العيون. تختلف نظم العين في الإنسالة حسب نوعها، ففي الإنسالات البسيطة يكون نموذج العين عبارة عنمقاومة كهربائية إلى آلات تصويرية فائقة الدقة مزودة ببرمجيات معالجة الضوء (بالإنجليزية: light detection and processing systems) في الانسالة ات المتطورة، ويفضل العلماء محاكاة نموذج عين الحشرات لصناعة وتصميم الأعين الانسالية وذلك لصغر حجم الدماغ ومركز معالجة المرئيات في عقل الحشرات، المماثل لذاك الخاص بالإنسالة.[28] تحتوي الأعين الانسالية في إنسالة “سبيرت” الموجودة على سطح المريخ على آلة تصوير بانورامية (بالإنجليزية: Pancam) قادرة على الالتفاف 360 درجة ونقل صورة شمولية للسطح المحيط بها. يبلغ وزن هذه الآلة 270 غرامًا وحجمها بقدر قبضة اليد وباستطاعتها إنتاج صور يصل مقدار العنصر فيها إلى 24,000 بكسل.[29]

اللغة الإنسالية

إن نظام تمييز وتحليل الأصوات المسموعة في الإنسالة هو عبارة عن تحويل للإشارات الصوتية التي يتم التقاطها بواسطة المذياع إلى مجموعة من الكلمات المكتوبة المفهومة للإنسالة، والمخزونة في برمجياتها، التي تقوم بدورها بتحليل ومحاكاة فهم اللغات الطبيعية. ويُطلق على هذه العملية “معالجة اللغات الطبيعية“. وهناك العديد من التقنيات المستخدمة في تمييز وتحليل الأصوات منها: الشبكات العصبونية الاصطناعية والشبكات العصبونية أمامية التغذية خلفية النقل والتحويل الفوريي السريعوالشبكات العصبونية العادية. كذلك يمكن زرع ما يُسمى ببرمجيات تمييز المحادثة (بالإنجليزية: Speech Recognition Software) ونموذج العتاد الصلب لتمييز المحادثة (بالإنجليزية: Speech Recognition Hardwarew Module) في الإنسالة حتى تستطيع التعرّف على الأصوات المحيطة وتحليلها، وتُعتبر الأولى أكثر تطورًا من الثانية، إلا أنها لا تحلل سوى لغات محدودة.

ومن الأمثلة على التواصل اللغوي والإنسالة: إصدار إيعاز إليها بالذهاب إلى غرفة معينة كالمطبخ، فتلتقط كلمة “المطبخ” مع كل البيانات المتعلقة بتلك الكلمة من ناحية الوظيفة والأجواء المتعلقة بها والمخزونة في عتاد الحاسوب، فتتجه إلى هناك، أما بحال أعطيت إيعاز غير مفهوم أو إيعاز غير منطقي كاختراق جدار مثلاً، فإن الإنسالة ومن خلال عملية التغذية الراجعة حسب منظور علم السيبرنيتيك، تقدم على إرسال إيعاز جوابي مضمونه إما أن الإيعاز غير مفهوم أو غير منطقي. فيثمانينيات القرن العشرين كان الباحثون يغذون برمجيات الانسالة بإيعزات مكونة من جملة أو جملتين مثل “تحرك”، “التفت يمينًا”، ولكن بدأ التركيز مؤخرًا على جمل طويلة ومعقدة مشابهة لأساليب التحدث عند الإنسان.

المستشعرات الإنسالية

المستشعرات هي نظم حسيّة. يقوم المستشعر بالتقاط نمط معين من البيانات التي يُصار إلى تحليلها بواسطة البرمجيات، مما يُنتج ردة الفعل المناسبة والمبرمجة في الانسالة، وفيما يلي بعض المستشعرات التي لاتتوفر كلها في جميع أنواع الانسالات

حركة الروبوت

تحوي سيقان الروبوت المتطورة في بعض الأحيان أكثر من 40 مستشعر وأداة ميكانيكية مائعية، وتقوم المستشعرات بقياس توزيع الضغط المسلط على السيقان بصورة مستمرة، وقد تم في عام 2004 صناعة سيقان إنسالية يمكن تركيبها على سيقان الإنسان لتساعد في تحويل الخطوات البشرية الطبيعية إلى خطوات سريعة واسعة دون بذل الشخص أي مجهود عضلي،[36] وقد تمت تسمية هذا الاختراع بالهيكل الخارجي، وبلغ وزن تلك السيقان حوالي 50 كيلوغرامًا. يُعتبر تنسيق الخطوات في الإنسالات بشكل يحاكي خطوات الإنسان عملية معقدة جدًا،[37] لذا يلجأ العلماء عادةً إلى استعمال العجلات بدلا من السيقان. من أنواع الانسالات المتطورة التي تتحرك باستعمال ساقين: إنسالة سيغمو وإنسالة كريو وإنسالة أسيمو. كان العلماء ينصبون سيقان متعددة تصل إلى 6 سيقان في الإنسالات القديمة، ذلك أن تعدد السيقان يوفر الثبات والتوازن، ولم تكن التقنية الخاصة بتثبيت تلك الآلات وجعلها تتوازن على قائمتين قد أصبحت متاحة بعد، وعلى الرغم من التطور الحاصل اليوم في مجال الإنساليات، فإن تقليد الساق البشرية ما يزال أصعب من تقليد اليد، ذلك أن صناعة الساق تقابلها مشكلة رئيسية هي مشكلة التوازن التي يتطلب حلها كثيراً من الجهد والمال والوقت، لذا تُفضل الكثير من الشركات أن تصنع إنسالاتها بأربع سيقان بدلاً من اثنين. وليست فكرة إنتاج آلات تستطيع المشي والانتقال بفكرة حديثة العهد، فقد استخدم البعض منها خلال السنوات القليلة الماضية في العمليات الزراعية وفي أعمال الحفر، ومن أشهر تلك الآلات المتحركة شاحنة ذات أربع سيقان أنتجتها شركة جنرال إلكتريك للجيش الأمريكي، ويتحكم بها سائقها عن طريق تحريك يديه وساقيه المتصلتان بسيقان الشاحنة.

فكرة الروبوت عبر العصور

يمكن تقفي جذور الروبوت الحديث، إلى أجهزة آلية اخترعت في الماضي البعيد وأطلق عليها “الآلات ذاتية الحركة”. ففي طيبة في عهد قدماء المصريين حوالي عام 1500 قبل الميلاد، ابتُكر تمثال للملك ممنون كان يُصدر أصواتًا موسيقية جميلة كل صباح. وفي اليونان – خلال القرن الرابع ق.م. – اخترع أركيتاس عالمالرياضيات، حمامة آلية قادرة على الطيران. وفي القرن الثالث قبل الميلاد، اخترع ستيسيبيوس العديد من الأجهزة الآلية ومنها آلة موسيقية تشبه الأرغن تعمل بالمياه، إضافة إلى ساعة مائية، ولم تكن هذه أول ساعة مائية في التاريخ، فقد عرفها قدماء المصريون سابقًا، ولكن تميزت ساعة ستيسيبيوس بأنها كانت مزودة بجهاز يجعل من مستوى المياه ثابتًا، وكانت تعمل بنفس طريقة الغرفة العائمة في مازج السيارات الحديثة.

دمية كاراكوري يابانية أليّة مخصصة لتقديم الشاي من القرن التاسع عشر في متحف طوكيو